以太坊L2排序器中心化現狀:去中心化共享方案探索

2025-08-11 23:12:46

以太坊的Rollup是中心化的:去中心化排序器探究

1. 要點

交易排序已成爲第二層(L2)領域一個日益嚴重的問題。L2 rollup爲用戶提供廉價交易的執行層,然後將交易數據提交給第一層(L1)以太坊。
排序器負責將交易排序成組。它們接收無序交易,在鏈外處理成組,生成壓縮的有序交易批次提交到L1。
Rollup並不一定需要排序器,這只是爲了提供更好用戶體驗的設計選擇。然而,目前所有主要L2項目都發現運行中心化排序器更方便、更便宜、更用戶友好。
中心化排序器存在審查交易、提取MEV和單點故障等問題。解決方案是共享的去中心化排序器網路。
共享排序器爲rollup提供去中心化服務。除了解決上述問題,還可以實現跨rollup功能,開啓新的可能性。Espresso、Astria和Radius等項目正在開發創新的共享排序解決方案。

2. 簡介

隨着以太坊L2 rollup生態系統的普及,排序器這一經常被忽視的方面變得越來越重要。排序器通過提供更好的用戶體驗、更低的費用和更快的交易確認來改善rollup。然而,目前所有主要L2項目都採用中心化排序器,這可能被視爲不符合加密貨幣精神。

雖然大多數L2項目都計劃去中心化其排序器,但對如何實現還沒有共識。自2021年下半年以來,Arbitrum和Optimism在去中心化排序器方面進展有限。

本報告將詳細研究排序器的作用和以太坊rollup領域的現狀,深入探討正在開發解決方案的項目,即去中心化的共享排序網路。我們將介紹這些項目的獨特之處,並思考這對以太坊L2 rollup領域的未來意味着什麼。

3. 什麼是排序器?

區塊鏈是由按區塊排序的帶時間戳的交易數據組成的分布式帳本。最初交易數據是無序的,經排序後組織成區塊並執行,創建區塊鏈的新狀態。對以太坊等L1區塊鏈,交易排序發生在基礎層本身。

在以太坊最受歡迎的可擴展性解決方案L2 rollup中,交易排序成爲一個重要問題。Rollup爲用戶提供廉價交易的執行層,然後將交易數據提交給L1。單批提交的交易通常包含數百或數千個壓縮的L2交易,降低了向L1發送數據的成本。

在L2 rollup中,排序器負責將交易排序成組。它們接收無序交易,在鏈外處理成組,生成壓縮的有序交易批次。這些交易可被放入區塊並發送到L1。批量交易還可以在數據可用性(DA)層使用。排序器還爲用戶提供"軟確認",作爲近乎即時的收據。

爲什麼Rollup要使用排序器,爲什麼它是一個問題?

排序器的根本目標是改善用戶體驗。使用排序器進行L2交易類似於"快車道",可以降低費用並加快交易確認。排序器可將數百上千筆L2交易壓縮成單筆L1交易,節省gas費。此外,排序器提供的軟確認使rollup交易能快速確認。

重要的是,rollup並不需要排序器,這只是爲了更好用戶體驗的設計選擇。例如,rollup也可以使用以太坊L1進行排序,但這可能相對低效和昂貴。這意味着目前所有主要L2項目都發現運行中心化排序器更方便、更便宜、更用戶友好。

鑑於排序器控制交易排序,它們可以排除用戶交易,也可以提取MEV。如果只有一個排序器,中心化風險更大。如果唯一的排序器出現故障,整個rollup都會受影響。多排序器設置可降低這種風險。

通過這種設置,排序器可被視爲用戶的半信任方。雖然不能阻止用戶使用L2,但可以延遲交易、導致額外gas費,並從交易中獲取價值。

MEV的相關性

MEV指從區塊生產中獲得的超出常規獎勵的價值,通過操縱交易順序來提取。常見形式包括前置運行和三明治攻擊。

鑑於排序器在L2 rollup中的角色,它們可以了解所有鏈外交易。由於通常由項目本身運行,許多用戶擔心無法看到潛在的MEV提取。即使沒有這些顧慮,中心化排序器也會影響協議的去中心化程度。

排序器市場現狀

目前所有主要以太坊L2都依賴中心化排序器。隨着越來越多交易轉移到L2,大量交易將受到中心化力量的影響。

大多數L2項目都計劃去中心化排序器,但進展有限。許多項目將資源用於改進核心產品,而非專注於去中心化。這在某種程度上可以理解,但隨着項目成熟,討論正迅速轉向排序器去中心化。

其他問題

關於依賴中心化排序器的風險程度存在一些討論。

排序器可以排除交易和提取MEV,但用戶最終可以繞過排序器直接向L1提交交易。雖然這會導致延遲和額外費用,但排序器無法完全審查。這可能是大型L2項目不太專注於去中心化排序器的原因之一。

也許更大的問題是實時性。如果唯一的中心化排序器出現問題,整個rollup都會受影響。雖然用戶仍可直接訪問L1,但這並非長期可行的方法。

鑑於加密貨幣的基本理念之一是防止依賴唯一中心化提供商,排序器中心化顯然是一個亟待解決的重要問題。

4. 解決方案:去中心化共享排序器

概述

解決上述問題的新方案是去中心化共享排序器。不同項目的具體解決方案各不相同,但基本理念是相同的。

"共享"指多個rollup可以使用同一網路,來自多個rollup的交易在排序前聚合在一個mempool中。這有助於減少MEV提取和審查。

"去中心化"指採用領導者輪換機制,不是由單個actor對所有交易排序,而是從一組去中心化actor中選出leader。這有助於防止審查,並提供有效性保證。

共享排序器旨在緩解MEV提取、提供抗審查能力,並提高rollup的有效性保證。此外還有兩點值得注意:

去中心化即服務:共享排序器爲任意數量的rollup提供去中心化服務,使它們受益於抗審查性和有效性,而無需自行建立網路。這是一個主要賣點,因爲目前還沒有任何項目實現排序器去中心化,說明這並非易事。
跨rollup可組合性:由於處理多個rollup的排序,可以提供獨特的互操作性保證。例如用戶可以指定Rollup 1的交易只有在Rollup 2的特定交易也包含在同一區塊時才執行。這可以釋放新的可能性,如原子跨rollup套利。

許多項目正在開發共享排序解決方案,下面重點介紹幾個及其策略。

Espresso

Espresso Systems致力於構建將Web3引入主流的工具,特別關注L2 rollup和以太坊生態系統。在開發共享排序器之前,他們致力於改善區塊鏈隱私,開發了CAPE應用程序。他們還通過Jellyfish密碼學庫和Hyperplonk等倡議爲開源開發者工具做出貢獻。

2022年11月,Espresso開始分享他們在Espresso Sequencer上的工作。

概述

Espresso Sequencer是一個去中心化共享排序網路,旨在去中心化rollup,同時提供安全、高吞吐量、低延遲的交易排序和數據可用性。

它的設計目的是處理rollup的去中心化排序和數據可用性,在rollup和底層L1之間充當中間件網路。

Espresso Sequencer的設計與虛擬機(VM)無關,可用於非以太坊VM、零知識VM和樂觀VM。

它是如何運作的?

排序器的核心是共識協議HotShot。HotShot以HotStuff共識協議爲基礎,結合了多個不同領域的最新發展成果。

HotShot是開放的、無權限的,它將參與排序器網路的權力下放,在提供高吞吐量和快速最終結果的同時,還保證了安全性和有效性。HotShot採用的是權益證明(PoS)安全模型,Espresso團隊對其提出的關鍵要求之一是在不影響驗證器集規模的情況下實現強大的性能。具體來說,HotShot至少應能擴展到包括所有以太坊驗證者(目前超過70萬)的參與。

Espresso Systems試圖通過使用以太坊現有的驗證器集,爲其排序器實現以太坊級別的安全性。這種設置有兩個關鍵原因:

安全性:啓動去中心化PoS共識協議的成本極高,而且需要耗費大量能源。即便如此,獲得足夠數量的網路參與者也可能是一個巨大的挑戰。通過使用與以太坊相同的驗證器,排序器可以達到自身很難達到的安全性、有效性和去中心化水平。
激勵一致:從概念上講,讓以太坊L1驗證者參與運行以太坊L2 rollup所運行的協議是合理的。在實際操作中,在中心化排序器設置中,rollup產生的幾乎所有費用和MEV都可能被排序器獲取。如果沒有(或很少)與L1驗證器共享這些價值,那麼就有理由擔心這是否會影響rollup的安全性。

Espresso將尋求通過重質押合約,特別是與EigenLayer建立這種合作關係。通過EigenLayer重質押,用戶可以在多個協議中質押他們的ETH和ETH流動性質押代幣,從而將經濟安全性擴展到以太坊本身之外。

提拉米蘇數據可用性

大多數rollup依賴L1區塊鏈(如以太坊)來提供數據。然而,這並不理想,因爲L1區塊空間稀缺且昂貴,導致用戶交易費用高昂。Espresso Systems使用其高效的Tiramisu數據可用性解決方案來解決這一問題。

Tiramisu有三個層次:

Savoiardi:抗賄賂層,提供最高級別的安全性。
Mascarpone:通過選舉小型數據管理委員會來保證高效的數據恢復。
Cocoa:爲Tiramisu提供內容交付網路,幫助實現"Web2級性能"。

Espresso Systems在設計其協議時考慮到了靈活性和模塊化,使用其排序器的rollup如果不想使用Tiramisu,也可以使用任何其他數據可用性解決方案。